高速列车弓网受流系统放电实验平台设计

为掌握外环境下高速列车的运行特点,开展弓网电弧变化特性研究,该文设计并研制了高速列车弓网受流系统放电实验平台,其风洞系统由风洞结构、风扇转子系统、风洞控制系统、弓网电弧发生系统、观测系统组成。测试结果表明:低速直流风洞风速可达50 m/s,湍流度低于1%,速度不均匀性小于1%,流场稳定性不超过1%,气流偏角不超过0.5°,满足《低速风洞和高速风洞流场品质要求》(GJB 1179A—2012)中所规定的参数指标。该系统为探究强气流场环境下弓网电弧物理特性的变化规律提供了良好的实验环境,可为高速运行环境下列车弓网电弧研究提供参考数据。

具有快响应速度和低暗电流的垂直MSM型CsPbBr_(3)薄膜光电探测器

卤化物钙钛矿具有优异的电学和光学性能,是光电子器件中理想的有源层候选材料,特别是在高性能光探测方面显示出更具竞争力的发展前景,其中全无机钙钛矿CsPbBr_(3)因其良好的环境稳定性而被广泛关注.本文报道了一种具有快响应速度和低暗电流的垂直MSM型CsPbBr_(3)薄膜光电探测器.由于采用垂直结构缩短了光生载流子的渡越距离,器件具有超快的响应速度63μs,比传统平面MSM型光电探测器提高了两个数量级.然后,通过在p型CsPbBr_(3)与Ag电极之间旋涂一层TiO_(2)薄膜,提升了界面光生载流子的分离效率,实现了钙钛矿薄膜与金属电极间的物理钝化,从而大大降低了器件的暗电流,在–1 V的偏压下暗电流只有–4.81×10^(-12) A.此外,该种垂直MSM型CsPbBr_(3)薄膜光电探测器还具有线性动态范围大(122 dB)、探测率高(1.16×10^(12) Jones)和光稳定性好等诸多优点.通过Sentaurus TCAD模拟发现,电荷传输层可以选择性的阻挡载流子传输,从而起到降低暗电流的作用,Sentaurus TCAD模拟结果与实验数据吻合,揭示了电荷传输层降低器件暗电流的内在物理机制.

双馈电机变速调相系统低电压穿越过程的转子稳定性控制研究

双馈风机运行于电动模式下,对电网具有一定的惯量支撑能力,但支撑能力有限,且电网低电压穿越过程中转子存在失控问题。对此,文章提出了一种在电网电压跌落时转子的稳定性控制技术。首先,在双馈风机转子转轴上外挂飞轮,增大系统惯量,稳定转速;其次,在电网电压跌落时进行电压补偿、削弱转子侧反电动势,稳定转子电流;最后,在MATLAB/Simulink平台中搭建了系统仿真模型进行仿真验证。结果表明,采用转子稳定性控制技术的双馈风机,转子转速抗突变能力提高了20%,转子电流跌落值减少了45%,验证了所提转子稳定性控制技术的有效性和可靠性。

基于转矩跟踪电流误差校正的压缩机转速脉动抑制算法研究

针对空调用永磁压缩机在低频运行中存在转速脉动大、振动噪声高等问题,提出一种基于转矩跟踪电流误差校正的压缩机转速脉动抑制算法。首先对压缩机的周期性转速脉动进行分析,并根据转速脉动特性建立转速环控制系统模型。然后引入迭代学习算法,获得转矩跟踪电流,在此基础上,提出特征滤波函数,用来提取转矩跟踪电流基波分量,有效抑制特定次频率的转速脉动,同时引入转矩跟踪电流误差校正律,对转矩跟踪电流与参考交轴电流的误差进行校正,进一步获得前馈补偿电流,并施加到参考交轴电流中,可以消除传统迭代学习转矩跟踪电流存在的误差累积,跟踪性能好。最后,在空调压缩机实验平台上对算法进行验证,实验结果表明,所提算法可以显著抑制压缩机的转速脉动。

中低速磁浮列车多传感器融合测速方法

针对中低速磁浮列车测速问题,文章以凤凰中低速磁浮快线为研究对象进行分析,提出一种多传感器融合的测速方法。首先,分析涡流传感器的测速原理及其测速不准的主要原因;其次,针对中低速磁浮线路测速不准问题,从算法层面和运动学原理角度提出处理方法;最后,采用卡尔曼滤波算法对涡流传感器、雷达和加速度计的信息进行融合测速。试验结果表明,当列车速度大于1 m/s时,该方法的测速相对误差在±2%之内,满足磁浮列车的测速精度要求。

中低速磁浮列车电磁线性涡流制动装置控制效能研究

[目的]线性涡流制动装置是磁浮列车的关键技术之一,但该技术目前仍不够成熟。对涡流制动技术进行研究,具有非常重要的理论意义和应用价值。[方法]建立了中低速磁浮列车线性涡流制动装置的模型,推导得到总涡流制动力F的计算式。为验证所设计涡流制动装置的减速效能,研制了涡流制动实物装置,并进行了台架试验。建立了电磁涡流制动力矩控制系统模型,分别基于开环控制算法、PID(比例-积分-微分)控制算法及模糊控制算法,得到这三种控制算法的中低速磁浮列车制动力特征曲线,进而对中低速磁浮列车的电磁涡流制动效能进行了深入分析。[结果及结论]对比仿真结果和试验实测结果,列车制动力的变化趋势几乎一致,由此可认为所推导的数学模型可信度较高。开环控制算法存在明显的超调,模糊控制算法较PID控制算法表现更佳。

感应电机新型自适应矢量控制极低速与零速稳定性研究

基于传统转速自适应律全阶观测器的感应电机无速度传感器矢量控制在极低速和零转速情况下不稳定的问题,该文提出新的反馈增益矩阵和新型转速自适应律的设计方法。逆变器非线性电压误差和定子电阻参数变化是造成电机极低速和零速不稳定的根本原因,其导致定子励磁电流误差增大,进而影响转子磁链误差增大,最终致使忽略磁链误差项的传统转速自适应律不再适用。因此,尽可能减小励磁电流误差和设计新型转速自适应律是确保感应电机极低速和零转速稳定的关键。通过添加数学公式上励磁电流误差项为零限制基于励磁电流误差收敛设计的反馈增益矩阵;并且推导出相比传统转速自适应律下的无近似和省略部分的新型转速自适应律,从而达到在改良后的全阶磁链观测器和新型转速自适应律下感应电机矢量控制全速度稳定的效果。通过3.7kW感应电机的dSPACE控制实验平台对该方法进行验证,该方法在额定负载条件下极低速和零转速下能稳定运行,表明该方法具有很好的稳态和动态性能。

滚镀碱性锌镍合金低电区沉积速率改善方案的探讨

为了有效改善滚镀碱性锌镍合金低电区沉积速率,采用赫尔槽数据以及电化学理论进行分析,并结合电镀生产现场实际状况,重点从锌浓度、氢氧化钠浓度、镀液温度、络合剂浓度方面对赫尔槽试片高、低区厚度分布影响进行分析,确定最佳参数后,在生产线上隔离出单独的镀槽和溶锌槽配制相应镀液,并用同种工件、同电流密度和相同的电镀时间进行对比验证,对比锌镍镀层低区厚度、外观及延展性(通过拉铆装配来进行判定),结果表明滚镀锌镍合金要想在低电流密度区获得较理想的镀层,需要适当的金属锌浓度、温度、络合剂相互配合。

高速低载波比下控制延迟分析与补偿策略研究

高速永磁电机在高基频运行和低载波比情况下,控制延迟会严重影响驱动系统稳定性和引起电流环控制失稳。介绍了控制延迟产生机理,对考虑控制延迟后的电流环模型进行重构,并系统分析低载波比下延迟引入的交叉耦合和时滞效应对电流环稳定性的影响,提出了通过计算得到电机在额定转速处稳定运行需补偿的延迟时间,对控制延迟角进行离线补偿的策略。基于一台1.5 kW、18000 r/min实验样机,对永磁同步电机矢量控制系统各部分进行离散化建模,对控制延迟补偿前后的仿真与实验波形进行充分的对比分析,证明了该策略的有效性与可行性,实现了电机在额定转速处稳定运行的目标。

镁合金钢异种金属的焊接性研究

为进一步提升镁合金与钢的连接效果,对MIG焊接参数展开研究。根据试验要求设计试验方案,确定选用镁合金和低碳钢、钢异种金属等材料;以焊接电流、焊接速度对镁合金与低碳钢焊缝的形貌特征进行对比研究,并通过试验得出了最佳的焊接速度和焊接电流。

中低速磁浮列车受流器滑板磨耗性能试验前后表面形貌变化分析

为了研究中低速磁浮列车运用过程中受流器滑板磨耗情况,利用靴轨关系试验台,开展滑板磨耗性能试验。采用仪器观察磨耗性能试验前后滑板试样外观、金相组织。结果表明:磨耗性能试验前滑板试样表面可见Cu颗粒,并有少量Cu富集,一些Cu颗粒中含Pb。在靴轨关系试验台运行速度分别为80 km/h和160 km/h条件下,试验后的滑板试样表面滑痕方向与滑板试样长度方向基本一致。试验台以80 km/h速度运行1×104 km后,滑板试样表面可见Cu颗粒;试验台以160 km/h速度运行1×104 km后,滑板试样表面几乎未见Cu颗粒。试验台以80 km/h或160 km/h运行1×104 km后,滑板试样表面“蚀坑”部位的Cu含量较高。另外,滑板试样表面“亮带”部位较周边区域的Cu含量高,这与载流条件和一定运行速度下滑板试样与接触轨试样摩擦时发生的金属转移有关。

低流速海流能样机设计与海试研究

对低流速海流能发电技术经行预研究,在研究的基础上试制一台直径2.2 m的海流能样机,并在舟山海域完成海试。海试结果表明,样机达到在流速1 m/s时输出500 W额定功率的设计目标。通过此次样机试验,发现低流速条件下海流能发电技术遇到的新问题,也可为未来进一步深入的研究积累经验。

基于脉振高频电流注入SPMSM低速无位置传感器控制

针对转子磁钢表贴式永磁同步电动机(SPMSM),提出了一种基于脉振高频电流注入的低速无位置传感器控制的新方法。其原理是在估计的同步旋转坐标系直轴上注入高频正弦电流,通过检测交轴电流环PI调节器的输出电压量,获得含有转子位置估计误差的信号,对此进行适当的信号处理得到估计转子位置角,从而实现无位置传感器控制。对该方法进行了理论分析、仿真与实验验证,结果表明该方法在低速和零速下均能准确地检测电动机转子的位置和速度,相较于脉振高频电压信号注入法,所提出的方法结构更简单,且稳定性更高。

电涡流测功机—发动机系统低转速不稳定点的分析研究

要实现电涡流测功机恒转速控制,需要通过转速闭环控制来改变测功机的自然特性,使它的负荷特性变为恒转速特性。分析了电涡流测功机-发动机系统的恒转速控制,并对系统在低转速、中高负荷时出现不稳定点的原因进行理论分析,在此基础上通过改进控制器励磁电流检测回路以及相应程序的控制算法,经过试验调试对PID参数进行整定。试验结果证明此改进措施实现了低转速、中高负荷的比较好的控制效果。

独立供电海洋监测仪器电能补充技术小型化研究

利用微弱海流发电为民用及军用海洋监测仪器电池提供电能补充是解决更换电池费用极高,易暴露目标等问题的最好方法,由于可利用流速极慢,所以能量密度低,目前还未能实现小型化和超低流速下有效发电,本文提出积分发电方案并进行相关实验研究,研究结果表明:采用直径只有0.35m水平轴透平捕获微弱海流能,在0.16m/s的超低速海流条件下可为监测设备的电池提供电能补充,实现小型化和高效发电。

基于电流波形检测法的开关磁阻电动机无位置传感器控制

开关磁阻电动机(SRM)在采用电压PWM控制方式时,通常在定、转子齿极开始重叠位置处出现峰值电流。传统电流梯度法利用该峰值电流的前后电流微分值符号变反的特征,通过微分和过零检测电路得到转子位置,但存在检测电路参数设计繁琐,低速运行时不易获取正确的转子位置以及容错能力较差等缺点。为此,提出了一种基于电流波形检测的转子位置估算方法。该方法通过比较前后时刻电流大小,在该相关断时刻确定该相电流峰值及其对应的时间,并与前一相峰值电流对应时间共同计算确定后一相的关断时间。随后通过给定开通角,计算出开通角对应脉冲数,再通过比较当前计数值与该开通角对应的脉冲数,确定当前相或后一相的开通时间。该方法不仅保留了不依赖SRM参数的优点,而且无需微分、过零检测等外围电路,在低速运行时也能够得到正确的转子位置且具有较强的容错能力。通过基于该方法搭建的SRM无位置传感器控制系统的DSP驱动实验,证明了所提方法的可行性和有效性。

一种1.5V 8位100 MS/s电流舵D/A转换器

基于新型的低压与温度成正比(PTAT)基准源和PMOS衬底驱动低压运算放大器技术,采用分段温度计译码结构设计了一种1.5V8位100MS/s电流舵D/A转换器,工艺为TSMC0.25μm2P5MCMOS。当采样频率为100MHz,输出频率为20MHz时,SFDR为69.5dB,D/A转换器的微分非线性误差(DNL)和积分非线性误差(INL)的典型值分别为0.32LSB和0.52LSB。整个D/A转换器的版图面积为0.75mm×0.85mm,非常适合SOC的嵌入式应用。

精密气浮转台励磁电流矢量控制

为实现精密气浮转台精准定位和低速平稳运行的同时降低硬件成本,针对精密气浮转台轻载、低摩擦的特点,提出了一种无需电流反馈的励磁电流矢量控制策略。该策略基于矢量控制思想,令d-q坐标系下转矩电流趋于零,转台电机旋转动力主要依靠励磁电流;设计了速度观测器,通过观测转速变化对转矩电流进行力矩补偿,以提高伺服系统动态响应能力和扩大低速控制范围。对比常规三环伺服系统,该策略没有电流闭环回路,无需高精度电流反馈,节约了硬件成本。理论研究表明:励磁电流越大,转台抗扰性越强;实验结果表明:在低成本硬件平台上,力矩补偿后转台运动跟踪误差≤2.87″,均方根误差≤1.51″。该方法能在低成本硬件平台上,实现精密气浮转台定位精度高、速度平稳性好的要求。

高速低功耗CMOS电荷泵的设计

提出一种适用于锁相环路的高速、低功耗电荷泵电路的设计。针对传统电荷泵电路的电流失配问题,本设计引入增益增强电路取代了传统电路中引用共源共栅来增加输出阻抗,大大提高了电路的性能。采用0.35μmCMOS工艺实现,在HSpice的平台下进行仿真。仿真结果表明,该电路充放电时间为40 ns,整体平均功耗为0.3 mW,实现了高速低功耗的目的。

低压高速大驱动电流BiCMOS模拟开关单元

从改善速度和电流驱动能力出发,设计了4种BiCMOS模拟开关电路。设计过程中在电路的关键部位配置有限的双极型晶体管(BJT),而在电路的主体部分则设置CMOS器件。推导出电路的传延时间估算式,优选了元器件参数,并采取提速和增大驱动电流的措施。实验结果表明,所设计的BiCMOS开关电路在低电源电压2.6V≤VDD≤4.0V的范围内,综合性能指标——延迟-功耗积DP比CMOS开关电路平均降低了36.52pJ,输出级BJT的驱动电流可达1.40mA以上,因而特别适用于低压、高速、大驱动电流的数字通信系统中。